(57)【要約】【課題】ころがり軸受の損傷を非接触で効率よくかつ高精度の診断を可能ならしめる音圧信号を利用した診断方法及び装置を提供する。【解決手段】ころがり軸受から発生する音響信号を検出して、超音波帯域を含む高周波帯域の音圧を抽出し、得られた信号に包絡線処理を行い、この包絡線波形について、１）周波数分析によってスペクトル分布を求め、周波数分析波形の回転周波数成分の３倍以上の周波数のスペクトル最大値を回転周波数成分の３倍以上の周波数のスペクトル平均値または実効値で除算して得られたスペクトル衝撃度を基準値と比較し、スペクトル衝撃度が基準値を越えたとき軸受異常と判定する、２）可聴音域の搬送波を重畳させ、増幅した信号を可聴的に出力する方法および装置。【選択図】図１
2005300517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う方法において、超音波帯域を含む高周波帯域の音圧を抽出し、得られた信号に包絡線処理を行い、周波数分析によってスペクトル分布を求め、処理して得られた周波数分析波形の回転周波数成分の３倍以上の周波数のスペクトル最大値を回転周波数成分の３倍以上の周波数のスペクトル平均値または実効値で除算して得られたスペクトル衝撃度を基準値と比較し、このスペクトル衝撃度が基準値を超えたとき軸受異常と判定することを特徴とするころがり軸受の異常診断方法。
【請求項２】
包絡線処理した波形に可聴音域の搬送波を重畳させ、増幅した信号を可聴的に出力することを特徴とする請求項１に記載のころがり軸受の異常診断方法。
【請求項３】
ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う方法において、超音波帯域を含む高周波帯域の音圧を抽出し、得られた信号に包絡線処理を行い、この信号より回転周波数成分の３倍以上の周波数帯域の音圧を抽出し、この信号に対して周波数分析によってスペクトル分布を求め、処理して得られた周波数分析波形の周波数のスペクトル最大値をスペクトル平均値または実効値で除算して得られたスペクトル衝撃度を基準値と比較し、このスペクトル衝撃度が基準値を超えたとき軸受異常と判定することを特徴とするころがり軸受の異常診断方法。
【請求項４】
包絡線処理後に回転周波数成分の３倍以上の周波数帯域を抽出した波形に、可聴音域の搬送波を重畳させ、増幅した信号を可聴的に出力することを特徴とする請求項３に記載のころがり軸受の異常診断方法。
【請求項５】
ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う方法において、超音波帯域を含む所定の高周波帯域の音圧を抽出し、得られた信号に包絡線処理を行い、包絡線処理後に軸受異常に伴う特徴周波数帯域を抽出した波形に、可聴音域の搬送波を重畳させ、増幅した信号を可聴的に出力することを特徴とするころがり軸受の異常診断方法。
【請求項６】
ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う装置において、音圧を検出するマイクロホンと、検出した音圧信号の高周波帯域成分のみを抽出する高周波帯域通過フィルタと、フィルタ通過後の音圧信号に対して包絡線処理を行う包絡線処理部と、得られた包絡線信号の周波数分布を求める周波数分析部と、回転周波数の３倍以上の周波数のスペクトル最大値を回転周波数の３倍以上の周波数のスペクトル平均値または実効値で除算するスペクトル衝撃度の演算部と、基準値と比較して異常の有無を判定する異常判定部とからなることを特徴とするころがり軸受の異常診断装置。
【請求項７】
包絡線処理した波形に可聴音域搬送波を重畳させる増幅変調処理部と、処理した信号を可聴的に出力する出力部とを備えたことを特徴とする請求項６に記載のころがり軸受の異常診断装置。
【請求項８】
ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う装置において、音圧を検出するマイクロホンと、検出した音圧信号の高周波帯域成分のみを抽出する第一の高周波帯域通過フィルタと、フィルタ通過後の音圧信号に対して包絡線処理を行う包絡線処理部と、包絡線信号から回転周波数の３倍以上の周波数帯域成分のみを抽出する第二の高周波帯域通過フィルタと、第二の高周波帯域通過フィルタ通過後の音圧信号に対して周波数分布を求める周波数分析部と、スペクトル最大値をスペクトル平均値または実効値で除算するスペクトル衝撃度の演算部と、基準値と比較して異常の有無を判定する異常判定部とからなることを特徴とするころがり軸受の異常診断装置。
【請求項９】
第二の高周波帯域通過フィルタ通過後の音圧信号に可聴音域搬送波を重畳させる増幅変調処理部と、処理した信号を可聴的に出力する出力部とを備えたことを特徴とする請求項８に記載のころがり軸受の異常診断装置。
【請求項１０】
ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う装置において、音圧を検出するマイクロホンと、検出した音圧信号の高周波帯域成分のみを抽出する高周波帯域通過フィルタと、フィルタ通過後の音圧信号に対して包絡線処理を行う包絡線処理部と、包絡線信号からころがり軸受異常に伴う特徴周波数帯域成分のみを抽出する帯域通過フィルタと、帯域通過フィルタ通過後の音圧信号に可聴音域搬送波を重畳させる増幅変調処理部と、処理した信号を可聴的に出力する出力部とを備えたことを特徴とするころがり軸受の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころがり軸受の異常を音響を利用して診断する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械の異常診断には診断精度に優れていることから軸受の振動検出信号により判定すること（以下、「振動診断」という）が一般に用いられている。特にころがり軸受（以下、「軸受」と略記）の疵やフレーキング、潤滑不良等の異常診断の方法としては、軸受の振動が数ｋＨｚ以上の外輪や転動体の固有振動が主体であることから、高周波域の振動検出信号を用いて異常の有無を判定している。
しかし、可搬式の振動測定器を用いて診断する場合、センサーを設備に接触させる必要があることから狭隘な場所や作業環境が悪い場所ではセンサーの接触位置に再現性がなかったり一定圧力で押付けられないため、作業性に加え、診断精度にも問題が生じる場合がある。一方、振動センサーを常設する場合においても、振動センサーおよび配線工事費が高価という問題に加え、補修工事の際に壊される頻度が高いという問題もあった。そこでこれらの欠点を補うため、軸受から発生する音響を利用して非接触で診断を行うことも試みられているが振動に比べ検出感度が劣ること、周囲の騒音の影響を受けやすいこと等で精度の良い診断は困難であった。
【０００３】
この音響診断の精度を向上させるため、例えば特許文献１には、診断対象設備が正常なときの音響信号に基づいて逆フィルタを作成しておき、異常診断する際には、測定した音響信号を予め求めておいた逆フィルタを作用させることにより残差信号を求め、該残差信号に基づいて診断対象設備の異常を検出することが提案されている。
また、特許文献２には軸受から発生する超音波帯域を含む高周波帯域の音圧信号のみを抽出して、その包絡線信号を生成し、包絡線信号のスペクトル分布を求めてスペクトルレベルを算出し、予め定められた判定基準値と比較して、算出したスペクトルレベルが大きい場合にころがり軸受を異常と判定すると共に、必要に応じて異常と判定されたころがり軸受については、包絡線信号のスペクトルパターンを演算し、スペクトルパターンがなめらかである場合には潤滑不良と判定し、スペクトルパターンが急峻である場合には欠陥発生と判定する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平７−４３２５９号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に示す方法においては、設備が正常な場合の音響信号を保存しておく必要があることから、異常がある程度進行している設備には使用できないこと、周囲の雑音が不規則な場合には逆フィルタの精度が劣ること、また信号処理に時間を要すといった欠点があった。
また、前記特許文献２に示す方法では、超音波を含む高周波帯域の音圧信号のみを利用するため周囲の雑音の影響は受け難いものの、基礎が脆弱でガタがある場合や、アンバランス、ミスアライメントで低周波振動が激しい場合に、軸受が叩かれるために発する高周波音響が大きく、軸受異常に伴う音響より過大で軸受異常を精度よく診断はできないという欠点があった。
本発明者は多くの設備の音響を測定することにより、軸受内部から発する異常音圧に比べ軸受固定部を含めた支持構造部からの音圧が大きい場合が多いため、音響診断では軸受疵に伴う異常を捕らえにくいことを発見した。これは軸受の回転にともなう接触音が外輪や軸受箱を介してマイクロホンに到達するのに対して、アンバランスやミスアライメント等により軸受が揺さぶられる場合、軸受固定部での金属擦過音が直接マイクロホンに届くためであり、これが振動センサーで測定する場合と異なる要因となっている。
本発明の課題は、ころがり軸受の損傷を非接触で効率よくかつ高精度の診断を可能ならしめる音圧信号を利用した診断方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
軸受の疵に伴う異常周波数は回転周波数との間に下記の関係があることは一般に知られている。
外輪疵に伴う特徴周波数
【数１】
2005300517.tif 000003
内輪疵に伴う特徴周波数
【数２】
2005300517.tif 000004
転動体疵に伴う特徴周波数
【数３】
2005300517.tif 000005
ここで  ｆ0：回転周波数
ｄ：転動体径      Ｄ：転動体ピッチ円径
α：接触角        ｚ：転動体数
上記関係式に実際の値を入れて計算すると、回転周波数は診断をする対象となる周波数に比べて十分低いことがわかった。したがって、回転の影響の少なく、診断に適した周波数帯を抽出することは可能である。本発明はこの知見に基づいて成され、その要旨は特許請求の範囲に記載した通りの下記の内容である。
【０００６】
（１）  ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う方法において、超音波帯域を含む高周波帯域の音圧を抽出し、得られた信号に包絡線処理を行い、周波数分析によってスペクトル分布を求め、処理して得られた周波数分析波形の回転周波数成分の３倍以上の周波数のスペクトル最大値を回転周波数成分の３倍以上の周波数のスペクトル平均値または実効値で除算して得られたスペクトル衝撃度を基準値と比較し、このスペクトル衝撃度が基準値を超えたとき軸受異常と判定することを特徴とするころがり軸受の異常診断方法。
（２）  包絡線処理した波形に可聴音域の搬送波を重畳させ、増幅した信号を可聴的に出力することを特徴とする（１）に記載のころがり軸受の異常診断方法。
（３）  ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う方法において、超音波帯域を含む高周波帯域の音圧を抽出し、得られた信号に包絡線処理を行い、この信号より回転周波数成分の３倍以上の周波数帯域の音圧を抽出し、この信号に対して周波数分析によってスペクトル分布を求め、処理して得られた周波数分析波形の周波数のスペクトル最大値をスペクトル平均値または実効値で除算して得られたスペクトル衝撃度を基準値と比較し、このスペクトル衝撃度が基準値を超えたとき軸受異常と判定することを特徴とするころがり軸受の異常診断方法。
（４）  包絡線処理後に回転周波数成分の３倍以上の周波数帯域を抽出した波形に、可聴音域の搬送波を重畳させ、増幅した信号を可聴的に出力することを特徴とする（３）に記載のころがり軸受の異常診断方法。
（５）  ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う方法において、超音波帯域を含む所定の高周波帯域の音圧を抽出し、得られた信号に包絡線処理を行い、包絡線処理後に軸受異常に伴う特徴周波数帯域を抽出した波形に、可聴音域の搬送波を重畳させ、増幅した信号を可聴的に出力することを特徴とするころがり軸受の異常診断方法。
【０００７】
（６）  ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う装置において、音圧を検出するマイクロホンと、検出した音圧信号の高周波帯域成分のみを抽出する高周波帯域通過フィルタと、フィルタ通過後の音圧信号に対して包絡線処理を行う包絡線処理部と、得られた包絡線信号の周波数分布を求める周波数分析部と、回転周波数の３倍以上の周波数のスペクトル最大値を回転周波数の３倍以上の周波数のスペクトル平均値または実効値で除算するスペクトル衝撃度の演算部と、基準値と比較して異常の有無を判定する異常判定部とからなることを特徴とするころがり軸受の異常診断装置。
（７）  包絡線処理した波形に可聴音域搬送波を重畳させる増幅変調処理部と、処理した信号を可聴的に出力する出力部とを備えたことを特徴とする（６）に記載のころがり軸受の異常診断装置。
（８）  ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う装置において、音圧を検出するマイクロホンと、検出した音圧信号の高周波帯域成分のみを抽出する第一の高周波帯域通過フィルタと、フィルタ通過後の音圧信号に対して包絡線処理を行う包絡線処理部と、包絡線信号から回転周波数の３倍以上の周波数帯域成分のみを抽出する第二の高周波帯域通過フィルタと、第二の高周波帯域通過フィルタ通過後の音圧信号に対して周波数分布を求める周波数分析部と、スペクトル最大値をスペクトル平均値または実効値で除算するスペクトル衝撃度の演算部と、基準値と比較して異常の有無を判定する異常判定部とからなることを特徴とするころがり軸受の異常診断装置。
（９）  第二の高周波帯域通過フィルタ通過後の音圧信号に可聴音域搬送波を重畳させる増幅変調処理部と、処理した信号を可聴的に出力する出力部とを備えたことを特徴とする（８）に記載のころがり軸受の異常診断装置。
（１０）  ころがり軸受から発生する音響信号を検出してころがり軸受の異常診断を行う装置において、音圧を検出するマイクロホンと、検出した音圧信号の高周波帯域成分のみを抽出する高周波帯域通過フィルタと、フィルタ通過後の音圧信号に対して包絡線処理を行う包絡線処理部と、包絡線信号からころがり軸受異常に伴う特徴周波数帯域成分のみを抽出する帯域通過フィルタと、帯域通過フィルタ通過後の音圧信号に可聴音域搬送波を重畳させる増幅変調処理部と、処理した信号を可聴的に出力する出力部とを備えたことを特徴とするころがり軸受の異常診断装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の（１）および（３）によって、従来の音響による軸受の異常診断よりも回転周波数の影響を除去したことにより、精度の高い異常診断ができる。
本発明の（２）、（４）および（５）によって、軸受の異常を可聴的に確認し、異常の可能性を発見することができる。さらに（４）と（５）によっては回転周波数の影響が除去されているのでスクリーニングの精度を上げることができる。
本発明の（６）は（１）を、（７）は（２）を、（８）は（３）を、（９）は（４）を、（１０）は（５）をそれぞれ実現する装置である。
本発明により、非接触の聴音で損傷の有無の判断ができ、損傷のあるとき、ころがり軸受の損傷の度合いやその程度を精度よく診断できることにより、安全な点検作業、設備安定化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
発明を実施するための最良の形態について、以下、図に基づき説明する。
図１、図２および図３は本発明の実施例の異常を診断する過程を示すブロック図である。図１は本発明（１）、（２）、（６）、（７）に係り、図２は（３）、（４）、（８）、（９）に係り、図３は（５）、（１０）に係る。
図１において、１は被検出軸受、２はマイクロホン、３は集音用パラボラ、４は音響信号を増幅する増幅器、５は高周波帯域通過フィルタ、６は包絡線処理部、７は周波数分析部、８は回転数周波数格納部、９はスペクトルの衝撃度演算部、１０は異常判定部、１１は可聴音への重畳処理部、１２は増幅器、１３は出力部である。図２は、高周波帯域通過フィルタが2箇所にあり、第一の高周波帯域通過フィルタ１４は図1の高周波帯域通過フィルタ５と同じ順番にあり、第二の高周波帯域通過フィルタ１５は包絡線処理部６の次の順番にある。図３は、図1、図2と異なり異常判定部はなく、図2の第二の高周波帯域通過フィルタと同じ順番に帯域通過フィルタ１６がある
なお、本発明は図１、図２および図3の例に限られることなく、それぞれの手段を適宜他の公知の手段と代替してもよいし、また、各手段は全て必須ではなく場合によっては適宜省略することも可能である。
【００１０】
まず、本発明の（１）および（３）並びに装置（６）、（８）に係る形態について説明する。
本発明の（１）および（３）に係る形態では、まず、被検出軸受から発生する音響を、マイクロホン２で音圧として検出する。音圧は軸受以外の音を除外するため指向性マイクを使用することが望ましい。本例ではパラボラ集音器３を使用し指向性とともに集音性能も向上させた。増幅器４で信号レベルの増幅を行い、音圧信号のうち超音波帯域を含む高周波帯域のみの信号を抽出する高周波帯域通過フィルタを通過させる。（１）に係る形態の場合の高周波帯域通過フィルタ５および（３）に係る形態の場合の第一の高周波帯域通過フィルタ１４のカットオフ周波数は、共に、例えば１０ｋＨｚに設定する。この周波数の上限は定めないが、少なくとも４０ｋＨｚ程度までの音響を集音することとする。続いて包絡線処理部６により音圧信号の包絡線信号を生成する。また、包絡線処理は高周波の振幅変調成分を低周波帯域に変換して、そのあとの処理を容易にするために行う。
【００１１】
回転周波数・回転周波数倍率格納部８には検査される軸受の回転数と回転周波数の何倍（Ｘ倍）以上の周波数帯において異常診断をしたら良いのかが格納されている。周波数分析部７において、包絡線信号の周波数分布を求め、回転周波数・回転周波数倍率格納部に格納していた回転周波数のＸ倍以上の周波数帯の衝撃度の指標をスペクトル衝撃度演算部９において求める。本発明者が調査した約１６００種類の軸受で、疵に伴う特徴周波数は回転周波数の３倍〜２５倍以上で９９％以上をカバーできることがわかっている。これにより、回転周波数に対してのＸ倍以上とは３〜２５倍以上のことである。通常、このＸは３倍以上を意味し、３倍以上の周波数で異常診断すればよいが、軸受の形式により軸受疵に伴う特徴周波数が回転周波数に比べて大きい場合は、基本回転数の影響をより少なくする意味で好ましくは５倍以上であることが望ましい。この周波数の上限は特に定めないが、１００倍以上になるとデータとしてあまり意味がなくなってくることがわかっている。
（３）に係る形態では包絡線処理６を行ったものについて、第二高周波帯域通過フィルタ１５を通過させ、回転周波数・回転周波数倍率格納部８に格納された回転周波数のＸ倍以下の周波数をカットオフする。（１）に係る形態ではここでのカットオフはない。
【００１２】
スペクトル衝撃度評価指標としては、たとえば式（ａ）に示したスペクトル波形の最大値SPと実効値SRの比で表されるスペクトル波高率SCFや、式（ｂ）に示したスペクトル波形の最大値SPと平均値SAの比で表されるスペクトルピーク占有率などがある。
【数４】
2005300517.tif 000006
【数５】
2005300517.tif 000007
結局、本発明のスペクトル衝撃度演算部９では、（１）、（３）共に、スペクトル分布の実効値および平均値を計算し、これでスペクトル波形の最大値を除算して評価指標を算出する。このとき（１）に係る形態についてはここで回転周波数・回転周波数倍率格納部８に格納された回転周波数のＸ倍以下の周波数をカットオフする。
異常判定部１０においては、スペクトル衝撃度演算部９で算出したスペクトル衝撃度と、判定基準値を比較し、算出したスペクトル衝撃度の方が大きい場合に診断対象軸受を異常と判定する。
【００１３】
また、本発明では可聴音で診断する方法（２）、（４）および（５）並びに装置（７）、（９）、（１０）も含まれる。次に、本発明の（２）、（４）および（５）に係る発明について説明する。
（２）に係る形態では軸受疵に伴う音響信号は上記信号処理の過程で包絡線処理した波形に重畳処理部１１で、例えば１ｋＨｚの搬送波を重畳することで可聴音へ変調させ、増幅器１２により信号レベルの増幅を行った後、出力部１３を介して可聴的に出力する。（４）に係る形態では第二の高周波帯域通過フィルタ１５を通過した波形に重畳処理部１１で、例えば１ｋＨｚの搬送波を重畳することで可聴音へ変調させ、増幅器１２により信号レベルの増幅を行った後、出力部１３を介して可聴的に出力する。（５）に係る形態はあらかじめ診断対象のころがり軸受異常に伴う特徴周波数帯域が判っている場合に適用される。帯域通過フィルタ１６を通過した波形に重畳処理部１１で、例えば１ｋＨｚの搬送波を重畳することで可聴音へ変調させ、増幅器１２により信号レベルの増幅を行った後、出力部１３を介して可聴的に出力する。ここで、帯域通過フィルタの周波数帯は前述の特徴周波数の計算式により求め、低域しゃ断周波数Ｌはｚｆi、ｚｆc、2ｆbの最小値、高域しゃ断周波数Ｈはｚｆi、ｚｆc、2ｆbの最大値のＮ倍とする。通常、このＮとは１より大きく５以下とする。
【００１４】
重畳する搬送波は可聴音である２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚであればどの周波数でもよいが、人間の耳で聞きやすい周波数であり、正弦波であることが望ましい。
これによりまず可聴的に異音を確認し、異常の可能性があると認められる軸受をスクリーニングすることができる。（４）に係る形態での場合回転周波数が除去されているのでスクリーニングの精度が高い。また（５）に係る形態では軸受異常に伴う特徴周波数の帯域に制限し可聴処理をしているのでさらにスクリーニングの精度が高い。異常の可能性があると認められる軸受のみに対してスペクトル波高率を求めることで、点検効率の向上と診断精度の向上という相反する課題を解決することができた。本発明の（２）、（４）、（５）に係る形態では連続して４００本以上連なっている搬送ロール軸受を１時間以内で点検できる。
【００１５】
図４〜６において本発明を現状の直接接触による振動診断と比較して説明する。
図４に、複列円筒ころ軸受（１０００ｒｐｍ）から１ｍ離れた位置での音圧を本発明の方法および装置により分析した、超音波帯域を含む高周波帯域から抽出された音圧の包絡線信号のスペクトル分布（従来法のスペクトル分布）と振動センサーで測定し音圧と同様の信号処理を施したスペクトル分布（振動診断でのスペクトル分布）の1例を示す。図からわかるように、振動診断、従来法ともに回転周波数の半分の周波数が最も大きく、基礎のガタ成分が大きいことがわかる。振動診断では外輪と内輪の異常を示す8.2ｆ0、10.8ｆ0の周波数レベルが大きいが従来法のそれは小さく、振動診断に比べた検出能力が小さいことがわかる。
【００１６】
次に、診断精度に優れた振動診断とスペクトル波高率との比較により本発明の診断方法の精度の評価を行った。予め振動診断により正常、注意レベル、異常レベルの３段階で評価される軸受を用いた。なお、これらの軸受は測定後、分解調査により振動診断結果と損傷程度が一致していることを確認している。
図５は０〜５００Ｈｚ全域のスペクトル分布についてその波高率評価をしたものである。振動診断の評価値Ｈｉはこの場合に限っては０．５以上で注意レベルであり、０．８以上で危険レベルと判断される値である。従来法の波高率では損傷度合いとの相関がないことがわかる。これに対し図６は回転周波数ｆ0の３倍の５０Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数帯のスペクトル分布について本発明の波高率を評価したもので振動診断結果との強い相関が認められた。この図からわかるようにスペクトル波高率３．０倍を境に正常軸受、注意レベル軸受と異常レベル軸受の識別ができる。そこで本軸受でのスペクトル波高率の異常判定基準値は３．０とした。このように本発明は現状の直接接触による振動診断と比較して遜色ない診断能力があることが言える。
【実施例】
【００１７】
図７と図８は自動調心ころ軸受から２ｍ離れた位置での音圧の包絡線スペクトルと本発明方法によって処理したスペクトル波高率を示している。
図７は正常な軸受を８１９ｒｐｍで回転させたときに得られた包絡線スペクトルで前述の軸受異常に伴う特徴周波数はみられない。しかし、回転周波数近傍のスペクトル値が大きくなっておりスペクトル波高率は５．３と非常に高くなっている。この軸受の異常に伴う特徴周波数はｆ0の７倍以上あったため９５Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数帯についてスペクトル波高率を求めると１．９となり、前述の異常判定基準値の３．０より小さく正常と判断できた。
【００１８】
図８（ａ）は外輪にフレーキングを起こしている軸受（８１９ｒｐｍ）の包絡線スペクトルを示している。スペクトルから外輪異常の特徴を示す周波数にピークがみられ、正常軸受と同様ｆ0の７倍以上の９５Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数帯についてスペクトル波高率を求めると３．２であり、異常判定基準値以上のため異常軸受と判定できる。また図８（ｂ）は５４６ｒｐｍ、図８（ｃ）は２７３ｒｐｍの回転数のときの図８（ａ）で示したものと同一の異常軸受の包絡線スペクトル、ｆ0の７倍以上の周波数帯での波高率を示す。一般的に振動や音圧エネルギは回転数の二乗に比例するため回転数により大きく変化する。しかし本例のようにスペクトル波高率は低い回転数でも高い回転数でも全て３以上で回転数による影響を受けにくいことがわかる。
【００１９】
図９は図４（ｂ）に示すフレーキングを起こしている軸受（１０００ｒｐｍ）で採取した音圧データに対して包絡線処理し、回転周波数の約３倍（５０Ｈｚ）以下をカットオフしたもののスペクトル分布である。低周波数帯が除去されているので、回転周波数の影響はなく、8.2ｆ0、10.8ｆ0の軸受異常の特徴を示す周波数がはっきり現われている。
図１０は図４（ｂ）に示すフレーキングを起こしている軸受（１０００ｒｐｍ）で採取した音圧データに対して包絡線処理し、軸受異常の特徴周波数を含む回転周波数の約７倍（１２０Ｈｚ）から回転周波数の１２倍（２００Ｈｚ）の帯域周波数処理を行ったもののスペクトル分布である。帯域周波数処理を行う場合は聴音処理だけで周波数分析は行わないが、軸受異常の特徴周波数が捉えやすくなっていることが確認できる。
以上のことからわかるように、本発明の方法および装置による異常診断法を用いることによって、軸受の異常を容易に診断することができる。
なお、本発明の方法および装置は軸受の異常診断に限らず、複数の部品が互いに接触、衝突、すべりによる周期性のある高周波振動や高周波音響を発する異常、例えば歯車の摩耗や片当り、油圧ポンプのシール機構の異常に対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の請求項１，２，６，７に係る実施例の概要を示すブロック図である。
【図２】本発明の請求項３，４，８，９に係る実施例の概要を示すブロック図である。
【図３】本発明の請求項５，１０に係る実施例の概要を示すブロック図である。
【図４】異常軸受から発する振動の周波数分析結果および音響の周波数分析結果の一例を示す図である。
【図５】軸受から発する音響の包絡線信号の周波数分析結果の0〜500Hzの波高率と振動診断結果の関係を示す一例である。
【図６】軸受から発する音響の包絡線信号の周波数分析結果の50〜500Hzの波高率と振動診断結果の関係を示す一例である。
【図７】本発明の方法および装置による正常軸受の周波数分析結果と波高率の一例を示す図である。
【図８】本発明の方法および装置による異常軸受の回転数を変化させたときの周波数分析結果と波高率の一例を示す図である。
【図９】本発明の方法および装置による異常軸受の回転周波数の50〜500Hzを抽出した周波数分析結果と波高率の一例を示す図である。
【図１０】本発明の方法および装置による異常軸受の回転周波数の120〜200Hzを抽出した周波数分析結果と波高率の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  被検出軸受
２  マイクロホン
３  集音用パラボラ
４  増幅器
５  高周波帯域通過フィルタ
６  包絡線処理部
７  周波数分析部
８  回転周波数・回転周波数倍率格納部
９  スペクトル衝撃度演算部
１０  異常判定部
１１  可聴音への重畳処理部
１２  増幅器
１３  出力部
１４  第一の高周波帯域通過フィルタ
１５  第二の高周波帯域通過フィルタ
１６  帯域通過フィルタ
【図１】
2005300517.tif 000008
【図２】
2005300517.tif 000009
【図３】
2005300517.tif 000010
【図４】
2005300517.tif 000011
【図５】
2005300517.tif 000012
【図６】
2005300517.tif 000013
【図７】
2005300517.tif 000014
【図８】
2005300517.tif 000015
【図９】
2005300517.tif 000016
【図１０】
2005300517.tif 000017